第一節數控工具機概述
一、 數控工具機的特點
1. 加工精密度高，產品質量穩定；
2. 適用範圍廣；
3. 生產效率高；
4. 勞動強度低；
5. 有利於生產管理；
6. 有利於產品的更新改型。
二、數控工具機所涉及的主要技術
1. 精密機械技術
2. 計算機及資訊處理技術
3. 自動控制論和伺服驅動技術
4. 精密檢測和感測技術
5. 網路和通訊技術
6. 三、 數控工具機的主要效能指標
1、數控工具機的精度指標
（一） 定位精度和重複定位精度
（二） 分度精度
（三） 解析度與脈衝當量
2、數控工具機的可控軸數與聯動軸數
3、數控工具機的運動效能指標
（一）主軸轉速
（二）進給速度
（三）行程
（四）擺角範圍
（五）容量和換刀時間
第二節數控工具機的組成和結構
一、 數控工具機的組成
1. 程式載體
2. 輸入裝置
3. 數控裝置
4. 強電控制裝置
5. 伺服控制裝置
6. 工具機
二、 數控工具機的典型結構
現今的數控工具機有著獨特的機械結構，除了基礎部件外，主要由以下各部分組成：
1) 主傳動系統；
2) 伺服系統；
3) 進給系統；
4) 工件實現迴轉、定位的裝置及附件；
5) 自動換刀裝置；
6) 實現某些動作和輔助功能的系統和裝置，如液壓、氣動、潤滑、冷卻等系統及排屑、防護裝置；
實現其他特殊功能裝置如監控裝置、加工過程圖形顯示、精度檢測等
1.2 銑削和車削的工藝基本原理
1.2.1 切削率和速度( 銑削）
每個單獨範例中刀具的最優速度取決於切削刀具材料等級、工件的材料以及刀具直徑。在實踐工作中，刀具的最優速度通常是在未經任何計算而是根據多年的經驗輸入的。然而確定最優速度的最佳方法是，根據適用**中指定的切削速度計算出最優速度值。
確定切削速度 :
首先，根據製造商目錄或者參考表手冊確定最優的切削速度。
平均值 vc = 應該選擇 115 m/min。
計算速率 :
使用切削速度和已知的刀具直徑計算速率 n。
以下例項示範如何計算兩種刀具的速率：
d1 = 63mm d2 = 40mm
在這種情況下，輸入將為 s580和 s900。
在這種速率下，切削速度可達到 115 m / min。
要確定刀具切削，必須給該切削速度或者速率分配刀具進料速度。
進給率的基本值是特徵量「每齒進給」。
確定每齒進給 :
像切削速度一樣，每齒進給的數值同樣也是使用參考表手冊或者刀具製造商的適用檔案確定的。
確定進給率 :
進給率 vf 是通過每齒進給、齒數和已知的速率計算出來的。
以下例項示範如何用不同的齒數計算進料速度 :
d1 = 63mm, z1 = 4 d2 = 63mm, z2 = 9
在這種情況下，輸入值四捨五入為 f340和 f780
在這種進給率下，每齒進給可達到 0.15 mm。
1.2.3 切削率和速度( 車削）
和銑削不同，車削通常要求直接對期望的切削速度進行程式設計，即在粗加工、精加工和切入磨削時對切削速
度進行程式設計。
只要當鑽削和 ( 大多數情況下）當切削螺紋時，才使用程式設計的期望速度。
確定切削速度 :
首先，根據製造商目錄或者參考表手冊確定最優的切削速度。
粗加工、精加工和切入磨削時的切削速度固定值 vc ( g96):
要確保選擇的切削速度適用於每種工件直徑，應通過控制系統使用命令
g96= 固定切削速度採用適用的速率。該程式可以通過使用直流電動機或者
變頻三相電動機執行。 通過縮小直徑，在理論上速率可以無限增大。為了避
免由於徑向力過大造成的事故，必須通過程式設計極限速度，例如將速度限
定在每分鐘轉數 （ 3,000 次以內。
在這種情況下，輸入量應為 g96 s180 lims = 3000。
鑽削和切削螺紋時的固定速率 n ( g97): 由於在鑽削時速率是固定的，在這種情況下必須使用命令 g97 = 固定速率。the spe速率取決於期望的切削速度 ( 在這種情況下選擇 120 m / 分）以及刀具直徑。
在這種情況下，輸入量應為 g97 s1900。
要確定刀具切削，必須給該切削速度或者速率分配刀具進給率。進給率的基本值是特徵量「每齒進給」。
確定進給∶
像切削速度一樣，進給的數值同樣也是使用參考表手冊或者刀具製造商的適用檔案或者根據經驗知識確定的。
進給量和進給率之間的相互關係∶
固定的進給量f 和進給率 vf 產生的適用速率。
由於速率不同，不同的直徑上的進給率也不同 ( 盡
管程式設計的進給相同）。
第三節手工程式設計中的數學問題
一、 數學處理的內容
數學處理的內容包括數值換算、尺寸鏈解算、座標值計算和輔助計算等。
二、 手工程式設計中常用的計算方法
1、 作圖計算法
2、代數和平面幾何計算法
代數計算法常用公式：
(1) 乘方公式：（a±b）2=a2±2ab+b2
(2) 一元一次方程ax2+bx+c=0(a≠0)的求根公式
平面幾何計算法常用知識點：
（1） 勾股定理 a^2+b^2=c^2
（2） 相似三角形原理
3、三角函式計算法
三角函式計算法簡稱三角計算法。在手工程式設計中，因為這種方法比較容易掌握，所以應用十分廣泛，是進行數學處理時重點掌握的方法之一。
三角計算法主要應用三角函式關係式及部分定理：
①在直角三角形abc中，a、b、c分別是∠a、∠b、∠c的對邊，∠c為直角。則定義以下運算方式：
sina=∠a的對邊長/斜邊長，sina記為∠a的正弦；sina＝a/c
cosa=∠a的鄰邊長/斜邊長，cosa記為∠a的余弦；cosa＝b/c
tana=∠a的對邊長/∠a的鄰邊長， tana＝sina/cosa＝a/b tana記為∠a的正切；
當∠a為銳角時sina、cosa、tana統稱為「銳角三角函式」。
sina＝cosb sinb＝cosa
常見三角函式
在平面直角座標系xoy中，從點o引出一條射線op，設旋轉角為θ，設op=r，p點的座標為(x,y)。在這個直角三角形中，y是θ的對邊，x是θ的鄰邊，r是斜邊，則可定義以下六種運算方法：
2 正弦定理
3 餘弦定理
4、平面解析幾何計算法
因為數控工具機加工的零件輪廓多由直線和圓弧組成，所以這裡主要介紹採用直線和圓的方程解其基點座標的計算方法。
1、 常用直線方程的形式
（1） 直線方程的一般形式：
式中a、b、c為任意實數，並且a、b不能同時為零。
（2） 直線方程的標準形式（斜截式）：
式中k為直線的斜率，即傾斜角的正切值；b為直線在y軸上的截距。
（3） 直線方程的點斜式
式中、為直線通過已知點的座標。
（4） 直線方程的兩點式
式中、為直線上已知點1的座標；、為直線上已知點2的座標。
（5） 直線方程的截距式
式中a、b分別為直線在x、y軸上的截距。
（6） 直線方程的法線式
式中為正想x軸與正向法線（n）間沿逆時針方向的夾角。p為直線到座標原點的距離（on）。
2、 常用的圓方程
（1） 圓的標準方程
（2） 圓的一般方程
將圓的標準方程展開後，即可得到圓的一般方程：
（3） 圓心在座標原點上的圓方程
1. 刀具磨損和提高耐用度
一、 刀具磨損
1、刀具的磨損形式
刀具作為生產消耗品，切削過程中刀具的前刀面和後刀面經常要與切屑和工件接觸，產生劇烈摩擦，同時接觸區內有相當高的溫度和壓力。因此前刀面和後刀面會發生磨損。其磨損的形式有三種：
a 前刀面磨損切削塑性材料時，切屑與前刀面相互接觸，以形成月牙窪磨損為主。
c 後刀面磨損切削脆性材料時，切屑與前刀面接觸長度短，而相對刀刃鈍圓使後刀面磨損較大
c 邊界磨損切削鋼料時，常在主切削刃靠近工件外皮以及副切削刃靠近刀尖處的後刀面上，磨出較深的溝紋。
2、刀具磨損的原因
由於工件、刀具材料和切削條件變化很大，刀具磨損形式也各不相同。正常磨損主要是機械磨損和熱、化學磨損。
3、刀具磨損的過程
銑削加工產生刀具磨損過程分為三個階段：
a 初期磨損階段新刃磨的刀具刀面存在粗糙不平之處以及顯微裂紋、氧化等缺陷，切削刃比較鋒利，接觸面較小，壓應力較大。因此，這一階段磨損較快。
b 正常磨損階段經過初期磨損後，刀具毛糙表面已經磨平，進入正常磨損階段，這個階段磨損比較緩慢均勻，隨時間延長而成近似的正比例增加。因此，這一階段時間較長。
c 急劇磨損階段當磨損帶寬度增加到一定限度後，加工表面變得粗糙，切削力與切削溫度迅速公升高，磨損速度增加很快，以致刀具損壞而失去切削能力。生產中為了合理使用刀具，保證加工質量，應當避免達到這個磨損階段。在這個階段到來之前，就要及時換刀。
4、如何減少刀具磨損
a 刀具的安裝應保證刀夾清潔無異物，確保刀具的安裝精度；
b 選擇刀具時，盡可能選用剛性好（大直徑或柄徑）的刀具；
c 刀具安裝時，懸出長度應盡可能短；
d 刀具在開始使用時，首先應進行低速磨合，速度一般掌握在正常速度的50%；
e 粗加工時，應盡可能採用順銑；
f 加工過程中，遇振動加劇，應及時暫停，降低轉速、走刀速度；
g 使用切削液，充分冷卻、潤滑，不可中途加註或關閉；
h 及時清理切削區域的切屑。
二、刀具耐用度
所謂刀具耐用度是指刃磨後的刀具從開始切削至達到磨鈍標準時，所用的切削時間。在磨損限度確定後，刀具耐用度和磨損速度有關。磨損速度愈慢，耐用度愈高，因此凡影響刀具磨損的因素都要影響刀具耐用度。
而且刀具耐用度是衡量刀具切削效能好壞的重要標誌。因此我們要分析影響刀具耐用度的因素，從而有效地控制這些因素之間的相互關係，以便得到合理的刀具耐用度，使刀具具有良好的切削效能。刀具磨損到一定限度就不再繼續使用，這個磨損限度稱為磨鈍標準。
在生產實際中，為可更方便、快速、準確地判斷刀具的磨損情況，一般是以刀具耐用度來間接地反映刀具的磨鈍標準。刃磨後的刀具自開始切削直到磨損量達到磨鈍標準所經歷的總切削時間稱為刀具耐用度。刀具耐用度與刀具重磨次數的乘積就是刀具壽命，即一把新刀具從開始投入使用直到報廢為止的總切削時間。
影響刀具耐用度的因素，歸納起來可以分為五個方面：切削用量，刀具的幾何引數，工件材料，刀具材料，刀具的刃磨質量和潤滑冷卻條件。
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